Влияние добавок Ga на характер окисления соединений YCu

O. И. Наконечная, М. В. Тимошенко, Ю. А. Титов, Н. Н. Белявина

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская, 60, 01033 Киев, Украина

Получена: 21.12.2020; окончательный вариант - 08.06.2021. Скачать: PDF

Методами периодического взвешивания и рентгеновского фазового анализа изучена кинетика изотермического (500, 600 и 650°C) окисления порошков (размером 50 мкм) твёрдого раствора YCu$_{1-x}$Ga$_x$ (0 $\leq x \leq$ 0,3) на основе соединения YCu. Выявлены особенности механизма окисления исследованных порошков интерметаллидов. Показано, что окисление порошков YCu$_{1-x}$Ga$_x$ является двухстадийным процессом. Начальная стадия окисления характеризуется распадом твёрдого раствора YCu$_{1-x}$Ga$_x$ на фазу Y(Cu, Ga)$_2$ и отдельные металлы с постепенным образованием стабильной оксидной окалины (содержащей в основном Y$_2$O$_3$). Вторая стадия окисления характеризуется окислением фазы Y(Cu, Ga)$_2$ с образованием оксидов как меди, так и галлия. Образовавшаяся таким образом многофазная окалина значительно замедляет диффузию атомов кислорода по границам зёрен и замедляет процесс окисления. В целом, с увеличением содержания галлия скорость окисления твёрдого раствора YCu$_{1-x}$Ga$_x$ уменьшается, а энергия активации окисления увеличивается, то есть добавки галлия повышают коррозионную стойкость фазы YCu при её отжиге при 500–650°C на воздухе.

Ключевые слова: интерметаллид, энергия активации, скорость окисления, метод периодического взвешивания, рентгеновская дифракция.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i08/1065.html

PACS: 61.05.cp, 61.72.S-, 64.75.Lm, 64.75.Nx, 81.07.Bc, 81.20.Ev, 81.40.Ef


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. K. Gschneidner, A. Russell, A. Pecharsky, J. Morris, Z. Zhang, T. Lograsso, D. Hsu, C. H. Chester Lo, Y. Ye, A. Slager, and D. Kesse, Nat. Mater., 2: 587 (2003). Crossref
  2. A. M. Russell, Z. Zhang, K. A. Gschneidner Jr., T. A. Lograsso, A. O. Pecharsky, A. J. Slager, and D. C. Kesse, Intermetallics, 13: 565 (2005). Crossref
  3. S. H. Williams, In-Situ Neutron Diffraction Analysis of Deformation Behaviour of Ductile Rare-Earth Intermetallic YCu (Disser. for PhD) (Iowa: Iowa State University: 2009). Crossref
  4. A. T. Becker, The Yield Strength and Flow Stress Anomaly in B2 Yttrium Copper (Disser. for PhD) (Iowa: Iowa State University: 2010). Crossref
  5. Z. Zhang, A. M. Russell, S. B. Biner, K. A. Gschneidner, and C. C. H. Lo, Intermetallics, 13, No. 5: 559 (2005). Crossref
  6. M. Dashevskyi, O. Boshko, O. Nakonechna, and N. Belyavina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 4: 541 (2017). Crossref
  7. M. Dashevskyi, N. Belyavina, O. Boshko, L. Kapitanchuk, O. Nakonechna, and S. Revo, Adv. Powder Technol., 29, No. 5: 1106 (2018). Crossref
  8. Y. Zhu, K. Mimura, J.-W. Lim, M. Isshiki, and Q. Jiang, Metallurgical Materials Transactions A, 37: 1231 (2006). Crossref
  9. D. Serafin, W. J. Nowak, and B. Wierzba, Applied Surface Science, 476: 442 (2019). Crossref
  10. H. J. Borchardt, J. Inorganic and Nuclear Chemistry, 26, No. 5: 771 (1964). Crossref
  11. O. N. Carlson, F. A. Schmidt, and R. L. Wells, A Study of the High-Temperature Air Oxidation of Yttrium Metal. Ames Laboratory Technical Reports (Iowa: Iowa State University: 1960).
  12. K. J. Qiu, W. J. Lin, F. Y. Zhou, H. Q. Nan, B. L. Wang, L. Li, J. P. Lin, Y. F. Zheng, and Y. H. Liu, Mater. Sci. Eng. C, 34: 474 (2014). Crossref
  13. H. F. Li, K. J. Qiu, W. Yuan, F. Y. Zhou, B. L. Wang, L. Li, Y. F. Zheng, and Y. H. Liu, Scientific Reports, 6: 37428 (2016). Crossref
  14. X. Liu, S. Chen, J. K. Tsoi, and J. P. Matinlinna, Regenerative Biomaterials, 4, No. 5: 315 (2017). Crossref
  15. N. Belyavina, V. Markiv, and O. Nakonechna, J. Alloys and Compounds, 541: 288 (2012). Crossref
  16. N. N. Belyavina, V. Ya. Markiv, M. V. Mathieu, and O. I. Nakonechna, J. Alloys and Compounds, 523: 114 (2012). Crossref
  17. V. K. Pecharsky and P. Y. Zavalij, Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials (New York: Springer: 2009).
  18. J. W. Christian, The Theory of Transformations in Metals and Alloys, ch. 1: 1 (2002). Crossref
  19. L. Kaufman and B. Ditchek, J. Less-Common Metals, 168, Iss. 1:115 (1991). Crossref
  20. F. Saidi, M. K. Benabadji, H. I. Faraoun, and H. Aourag, Computational Materials Science, 89: 176 (2014). Crossref
  21. T. Takahashi, T. Yamane, Y. Minamino, and T. Kimura, J. Material Science Letters, 8: 882 (1989). Crossref
  22. A. R. Miedema, J. Less-Common Metals, 46, Iss. 1: 67 (1976). Crossref
  23. O. Nakonechna, M. Dashevskyi, A. Kurylyuk, N. Belyavina, and V. Makara, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 5: 695 (2020). Crossref
  24. I. A. Hassan, S. Sathasivam, H. U. Islam, S. P. Nair, and C. J. Carmalt, RSC Advances, 7, No. 1: 551 (2017). Crossref